Como parte de un esfuerzo continuo para descubrir los detalles de cómo superconductores de alta temperatura llevar la corriente eléctrica sin resistencia, los científicos de la Johns Hopkins University y el Departamento de EE.UU. de Brookhaven de Energía del Laboratorio Nacional han medido las fluctuaciones de la superconductividad a través de una amplia gama de temperaturas con terahertz espectroscopia .
Su técnica le permite ver las fluctuaciones duraderas billonésimas simple de una mil millonésima de segundo, y revela que estas fluctuaciones pasajeras desaparecen 10-15 grados Kelvin (K) por encima de la temperatura de transición (T c) en el que la superconductividad fija adentro
Los científicos estudiaron a un superconductor que contienen cantidades variables de lantano y estroncio con capas de óxido de cobre. Las muestras fueron fabricadas en el Brookhaven, con una única capa atómica sistema de epitaxia de haces moleculares que permite la síntesis digital de películas delgadas atómica lisa y perfecta.
"Nuestros hallazgos sugieren que en los superconductores cupratos, la transición al estado superconductor no es impulsado por una pérdida de coherencia entre los pares de electrones", dijo Brookhaven físico Ivan Bozovic, co-autor de un artículo que describe los resultados en Nature Physics en línea , 13 de febrero de 2011.
Los científicos han estado buscando una explicación de la superconductividad de alta T c en los cupratos, ya que estos materiales fueron descubiertos hace unos 25 años. Porque pueden operar a temperaturas mucho más cálidas que los superconductores convencionales, que deben ser enfriados hasta cerca del cero absoluto (0 K o -273 grados Celsius), de alta T c superconductores tienen el potencial de aplicaciones del mundo real. Si los científicos pueden desvelar los mecanismos de transporte de corriente, que puede incluso ser capaz de descubrir o diseño de las versiones que funcionan a temperatura ambiente para aplicaciones tales como líneas de cero-pérdida de transmisión de energía. Por esta razón, muchos investigadores creen que la comprensión de cómo la transición a la superconductividad ocurre en los cupratos es una de las cuestiones abiertas más importantes en la física de hoy.
En los superconductores convencionales, los pares de electrones se forman en la temperatura de transición y se condensan en un estado colectivo y coherente para llevar la corriente sin resistencia. En alta T c variedades, que pueden funcionar a temperaturas tan altas como 165 K, hay algunos indicios de que los pares de electrones pueden formar a temperaturas 100-200 K más alto, pero sólo se condensan a ser coherente cuando se enfrían a la temperatura de transición.
Para explorar la transición de fase, de la Johns Hopkins-BNL equipo buscó evidencia de superconductividad por encima de las fluctuaciones de T c.
"Estas fluctuaciones son algo así como pequeñas islas o gotitas de la superconductividad, en el que los pares de electrones son coherentes, que aparecen aquí y allá y vivir por un tiempo y después se evapora para que aparezca de nuevo en otro lugar", dijo Bozovic. "Estas fluctuaciones se producen en cada superconductor", explicó, "pero en los convencionales sólo muy, muy cerca de T c - la transición es de hecho muy fuerte."
Algunos científicos han especulado que en los cupratos, por el contrario, las fluctuaciones del superconductor puede existir en una región muy amplia, todo el camino hasta la temperatura a la que forman los pares de electrones. En el presente estudio, los científicos abordar esta cuestión de frente, mediante la medición de la conductividad en función de la temperatura y la frecuencia hasta el rango de terahercios.
"Con esta técnica, se puede ver como las fluctuaciones de superconductores de corta duración como una mil millonésima de una billonésima de segundo - el más corto posible - y sobre todo el diagrama de fase", dijo Bozovic.
Los científicos estudiaron a un superconductor que contienen cantidades variables de lantano y estroncio con capas de óxido de cobre. Las muestras fueron fabricadas en el Brookhaven, con una única capa atómica sistema de epitaxia de haces moleculares que permite la síntesis digital de películas delgadas atómica lisa y perfecta. Terahertz medidas de espectroscopia se han realizado en la Universidad Johns Hopkins.
La principal conclusión fue sorprendente: los científicos observar claramente las fluctuaciones de superconductores, pero estas fluctuaciones se desvaneció con relativa rapidez, dentro de unos 10-15 ° C por encima de Tc, independientemente de la relación de lantano / estroncio.
Esto implica que en los cupratos en la temperatura de transición, los pares de electrones pierden su coherencia. Esto está en contraste a lo que sucede en los superconductores convencionales, donde los pares de electrones se separan en la temperatura de transición.
"Así que, a diferencia de los superconductores convencionales, la transición en los cupratos no está impulsado por electrones (de) el emparejamiento, sino más bien por la pérdida de la coherencia entre pares - es decir, por las fluctuaciones de fase", dijo Bozovic. "La esperanza es que la comprensión de este proceso en detalle nos puede dar un paso más hacia descifrar el enigma de la superconductividad de alta temperatura."
Esta investigación fue apoyada por la Oficina de Ciencia del DOE.
Fuente: http://www.bnl.gov/